Casi todo el mundo lo ha experimentado: después de una mala noche de sueño, no te sientes tan alerta como deberías. Tu mente puede parecer confusa y te distraes fácilmente cuando deberías estar prestando atención.

Un nuevo estudio del MIT revela lo que sucede en el cerebro cuando se producen estos lapsos momentáneos de atención. Los científicos descubrieron que, durante estos episodios, una oleada de líquido cefalorraquídeo (LCR) fluye fuera del cerebro, un proceso que normalmente ocurre durante el sueño y que ayuda a eliminar los desechos acumulados durante el día. Se cree que esta eliminación es necesaria para mantener un cerebro sano y con un funcionamiento normal.

Cuando una persona sufre privación de sueño, su cuerpo parece intentar compensar este proceso de limpieza mediante pulsos de flujo de líquido cefalorraquídeo. Sin embargo, esto conlleva una disminución drástica de la capacidad de atención.

“Si no duermes, las ondas del LCR comienzan a invadir el estado de vigilia, donde normalmente no las verías. Sin embargo, esto conlleva una pérdida de atención, ya que la atención falla durante los momentos en que se produce esta onda de flujo de fluido”, afirma Laura Lewis, profesora asociada de Ingeniería Eléctrica e Informática Athinoula A. Martinos, miembro del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia del MIT y del Laboratorio de Investigación de Electrónica, y miembro asociada del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria.

Lewis es el autor principal del estudio, que se publica hoy en Nature Neuroscience. Zinong Yang, estudiante de posgrado visitante del MIT, es el autor principal del artículo.

Limpiar el cerebro

Aunque el sueño es un proceso biológico fundamental, se desconoce con exactitud por qué es tan importante. Parece ser esencial para mantener el estado de alerta, y está bien documentado que la privación del sueño provoca alteraciones de la atención y otras funciones cognitivas.

Durante el sueño, el líquido cefalorraquídeo que protege el cerebro ayuda a eliminar los desechos acumulados durante el día. En un estudio de 2019 , Lewis y sus colegas demostraron que el flujo de LCR durante el sueño sigue un patrón rítmico de entrada y salida del cerebro, y que estos flujos están relacionados con cambios en las ondas cerebrales durante el sueño.

Este hallazgo llevó a Lewis a preguntarse qué podría ocurrir con el flujo de LCR tras la privación de sueño. Para explorar esta cuestión, ella y sus colegas reclutaron a 26 voluntarios que fueron evaluados dos veces: una tras una noche de privación de sueño en el laboratorio y otra después de haber descansado adecuadamente.

Por la mañana, los investigadores monitorizaron varias medidas diferentes de la función cerebral y corporal mientras los participantes realizaban una tarea que se utiliza habitualmente para evaluar los efectos de la privación del sueño.

Durante la tarea, cada participante llevó un gorro de electroencefalograma (EEG) que registraba sus ondas cerebrales mientras se encontraban dentro de un escáner de resonancia magnética funcional (RMf). Los investigadores utilizaron una versión modificada de la RMf que les permitió medir no solo la oxigenación sanguínea en el cerebro, sino también el flujo de líquido cefalorraquídeo (LCR) dentro y fuera del cerebro. Además, midieron la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y el diámetro pupilar de cada sujeto.

Los participantes realizaron dos tareas de atención mientras estaban dentro del escáner de resonancia magnética funcional (RMf): una visual y otra auditiva. En la tarea visual, debían observar una pantalla con una cruz fija. A intervalos aleatorios, la cruz se transformaba en un cuadrado, y los participantes debían pulsar un botón cada vez que lo vieran. En la tarea auditiva, oían un pitido en lugar de ver la transformación visual.

Como era de esperar, los participantes con privación de sueño tuvieron un rendimiento mucho peor que los participantes bien descansados ​​en estas tareas. Sus tiempos de respuesta fueron más lentos y, en algunos casos, ni siquiera registraron el cambio.

Durante estos breves lapsos de atención, los investigadores identificaron varios cambios fisiológicos simultáneos. El más significativo fue el flujo de líquido cefalorraquídeo que salía del cerebro justo cuando ocurrían dichos lapsos. Tras cada lapso, el líquido cefalorraquídeo volvía a entrar en el cerebro.

“Los resultados sugieren que en el momento en que falla la atención, este fluido es expulsado hacia afuera del cerebro. Y cuando la atención se recupera, vuelve a entrar”, dice Lewis.

Los investigadores plantean la hipótesis de que cuando el cerebro está privado de sueño, comienza a compensar la pérdida de la limpieza que normalmente ocurre durante el sueño, aunque estos pulsos de flujo de LCR conllevan una pérdida de atención.

“Una forma de entender esos eventos es que, como tu cerebro necesita dormir tanto, intenta entrar en un estado similar al sueño para recuperar algunas funciones cognitivas”, explica Yang. “El sistema de fluidos del cerebro intenta restablecer la función forzando al cerebro a alternar entre estados de alta atención y de alta fluidez”.

Un circuito unificado

Los investigadores también hallaron otros eventos fisiológicos relacionados con las pérdidas de atención, como la disminución de la frecuencia respiratoria y cardíaca, además de la constricción de las pupilas. Observaron que la constricción pupilar comenzaba unos 12 segundos antes de que el líquido cefalorraquídeo saliera del cerebro y que las pupilas se dilataban de nuevo tras la pérdida de atención.

“Lo interesante es que parece que no se trata solo de un fenómeno cerebral, sino también de un evento que afecta a todo el cuerpo. Esto sugiere que existe una estrecha coordinación de estos sistemas, de modo que cuando falla la atención, se puede sentir perceptual y psicológicamente, pero también refleja un evento que ocurre en todo el cerebro y el cuerpo”, dice Lewis.

Según los investigadores, esta estrecha conexión entre eventos dispares puede indicar que existe un único circuito que controla tanto la atención como las funciones corporales como el flujo de fluidos, la frecuencia cardíaca y la excitación.

“Estos resultados nos sugieren que existe un circuito unificado que rige tanto lo que consideramos funciones de muy alto nivel del cerebro —nuestra atención, nuestra capacidad de percibir y responder al mundo— como procesos fisiológicos fundamentales realmente básicos, como la dinámica de fluidos del cerebro, el flujo sanguíneo en todo el cerebro y la constricción de los vasos sanguíneos”, dice Lewis.

En este estudio, los investigadores no exploraron qué circuito podría controlar este cambio, pero un buen candidato, según indican, es el sistema noradrenérgico. Investigaciones recientes han demostrado que este sistema, que regula numerosas funciones cognitivas y corporales mediante el neurotransmisor noradrenalina, oscila durante el sueño normal.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, una beca de investigación de posgrado en ciencia e ingeniería de la defensa nacional, una beca NAWA, un premio McKnight Scholar, una beca Sloan, un premio Pew Biomedical Scholar, un premio One Mind Rising Star y la Colaboración Simons sobre plasticidad en el cerebro envejecido.

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